Projekti / Programi
Parne eksplozije v z natrijem hlajenih hitrih reaktorjih
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.13.01 |
Tehnika |
Procesno strojništvo |
Večfazni sistemi |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T160 |
Tehnološke vede |
Jedrsko inženirstvo in tehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
Reaktorji četrte generacije, z natrijem hlajeni hitri reaktor, jedrska varnost, težke nesreče, parna eksplozija, večfazni tok, termo-dinamske tabele, prenos toplote, strjevanje, numerična simulacija, program MC3D
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
29182 |
dr. Mitja Uršič |
Procesno strojništvo |
Vodja |
2013 - 2015 |
265 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.624 |
Povzetek
Eno od pomembnejših vprašanj na področju taljenja sredice med hipotetično težko nesrečo v inovativnih z natrijem hlajenih jedrskih elektrarnah je povezano z verjetnostjo nastanka parne eksplozije. Parna eksplozija se lahko razvije, če pride staljena sredica v stik s tekočim natrijem. Dovolj močna parna eksplozija bi lahko imela za posledico porušitev celovitosti zadrževalnega hrama in s tem direktni izpust radioaktivnih snovi v okolje.
Namen projekta je raziskati potencial močnih parnih eksplozij v z natrijem hlajenih hitrih reaktorjih. Do sedaj opravljeni eksperimenti so namreč pokazali, da so parne eksplozije v tem tipu reaktorja mogoče. Eksperimenti so tudi pokazali, da ima temperatura natrija pomemben vpliv na pojav parne eksplozije. Čim nižja je temperatura natrija, manjši sta verjetnost za nastanek eksplozije in energijska učinkovitost same eksplozije. Razloga za opaženo obnašanje bi lahko bila v samih fizikalnih lastnostih natrija, ki močno vplivajo na prenos toplote med talino in hladilom, in v procesu strjevanja taline, ki med samo eksplozijo vpliva na njeno energijsko učinkovitost.
Trenutni računalniški programi, ki so prilagojeni za proučevanje interakcije taline s hladilom (programi ITH), ne omogočajo modeliranja interakcije taline z natrijem. Zaradi tega je naš cilj v prvem delu projekta omogočiti modeliranje interakcije taline z natrijem. V tem delu bomo:
· predlagali uporabo ustreznih tabel s termo-dinamskimi lastnostmi natrija.
· predlagali izboljšanje modeliranja prenosa toplote med talino in hladilom. Pri tem se bomo predvsem posvetili obravnavi modeliranja prenosa toplote med plastnim uparjanjem, ki je ključno za razvoj parne eksplozije, in modeliranja prenosa toplote v prehodnem režimu, ki odločilno vpliva na strjevanje taline in s tem na energijsko učinkovitost parne eksplozije.
· za modeliranje vpliva strjevanja taline uporabili model, ki smo ga razvili v okviru doktorske disertacije.
· predlagane modele in tabele vključili v program ITH.
V drugem delu projekta se bomo posvetili oceni potenciala močnih parnih eksplozij ob stiku taline s tekočim natrijem. Pri tem bomo:
· z izboljšanim programom ITH simulira integralne eksperimente.
· analizirali pomen fizikalnih lastnosti natrija in procesa strjevanja na razvoj parne eksplozije.
· rezultate simulacij uporabili za oceno potenciala močnih parnih eksplozij v z natrijem hlajenih hitrih reaktorjih.
S projektom bomo pridobili simulacijsko orodje, ki bo omogočalo bolj realistične simulacije eksperimentov in v prihodnosti bolj realistične ocene reaktorskih razmer in posledično bolj realistične ocene ranljivosti z natrijem hlajenih jedrskih elektrarn.
Pomen za razvoj znanosti
V okviru projekta smo raziskovali potencial parnih eksplozij v z natrijem hlajenih hitrih reaktorjih. Parne eksplozije namreč predstavljajo eno izmed pomembnejših nerešenih vprašanj na področju taljenja sredice med hipotetično težko nesrečo v inovativnih jedrski elektrarnah četrte generacije. Parna eksplozija se lahko razvije, če pride staljena sredica v stik s tekočim natrijem. Dovolj močna parna eksplozija bi lahko imela za posledico porušitev celovitosti jedrske elektrarne in s tem izpust radioaktivnih snovi v okolje. Pregled eksperimentov je pokazal, da so parne eksplozije v natriju mogoče. Trenutni računalniški programi, ki se uporabljajo za modeliranje interakcije taline s hladilom, so bili primarno razviti za proučevanju interakcije taline z vodo. Zaradi pomembnih razlik v lastnosti vode in natrija je bilo potrebno dokazati uporabnost programov za primer modeliranja interakcije taline z natrijem. Z analizo stanja računalniških programov smo uspeli potrditi, da je v trenutnih računalniških programih potrebno predvsem izboljšati modeliranje prenosa toplote v območju prehodnega uparjanja. S pomočjo analize eksperimentov smo predlagali model prenosa toplote v prehodnem vrelnem načinu. Razvit model prenosa toplote smo vgradili v napredni računalniški program in ga validirali. S pomočjo predlaganega pristopa smo simulirali in analizirali integralne eksperimente ter vrednotili potencial parnih eksplozij v natriju. Analiza je pokazala, da sta za razvoj in jakost parne eksplozije v natriju pomembna odvisnost tlaka uparjanja od temperature in strjevanje taline. S projektom smo se približali realističnim ocenam ranljivosti z natrijem hlajenih jedrskih reaktorjev v primeru parnih eksplozij. Rezultati projekta predstavljajo znanstveni prispevek na področju raziskav parnih eksplozij povezanih z jedrsko varnostjo. Rezultati projekta pomembno prispevajo k izboljšanemu razumevanju, modeliranju in interpretaciji rezultatov eksperimentov.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati projekta izboljšujejo naše razumevanje pojava parnih eksplozij. Raziskave torej prispevajo tudi k ustvarjanju, ohranjanju in krepitvi lastnega strokovnega znanja ter omogočajo neodvisnost od tujine pri izdelavi ekspertiz v podporo varnemu obratovanju jedrske elektrarne Krško in pri pomoči upravnemu organu pri nadzoru vzdrževanja in obratovanja jedrske elektrarne Krško. Vse to prispeva k povečanju konkurenčnosti Slovenije. V okviru projekta smo tesno sodelovali tudi s tujimi raziskovalci, kar dolgoročno povečuje možnosti za vključitev v nove mednarodne projekte, ki so povezani z razvojem reaktorjev četrte generacije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
